Giáo trình khai thác, kiểm định, gia cố, sửa chữa cầu cống Phần 4 doc

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 49/152

- Tải trọng thử cầu, cách bố trí và trình tự xếp tải, dỡ tải, thời gian giữ tải ñứng
- Tổ chức cân thử tải trước khi xếp lên cầu.
- Các máy móc, thiết bị ño ñạc.
- Sơ ñồ bố trí các ñiểm ño.
- Kế hoạch bố trí các lực lượng cán bộ ño ñạc.
- Bố trí phương tiện phục vụ ño dạc (ñà giáo, cần cẩu, canô ).
- Xác ñịnh thời gian thử ngiệm thích hợp. Thông báo trên radio, TV. Báo
- An toàn lao ñộng cho người và máy móc.
- Phân công trách nhiệm giữa các ñơn vị tham gia thử tải.
Sau khi ñề cương thử tải ñược cấp có thẩm quyền duyệt, cần lập hồ sơ thiết kế thử
tải kèm dự toán. Trong hồ sơ phải cụ thể hoá tất cả các nội dung ñã có trong ñề cương thử
tải và thể hiện bằng các bản vẽ, bản tính chi tiết.
Trong quá trình thử tải cầu sẽ ño các biến dạng chung có ý nghĩa ñặc trưng cho sự
làm việc tổng thể của toàn kết cấu (các chuyển vị góc hoặc chuyển vị thẳng của kết cấu
nhịp hoặc các bộ phận của nó, hoặc của mố trụ v.v ). Cũng cần ño những biến dạng cục
bộ ñể từ ñó suy ra trạng thái ứng suất của bộ phận kết cấu.
Khi thử tải ñộng người ta dùng các thiết bị ghi lại ñặc trưng ñộng học của toàn cầu
nói chung hoặc của các bộ phận riêng lẻ. Muốn chọn hợp lý loại thiết bị ño ñể thử tải cầu
cụ thể nào ñó cần phải dự kiến gần ñúng trước các trị số và ñặc ñiểm của các biến dạng sắp
sửa ñược ño. Muốn vậy phải tính toán trước hoặc tham khảo các kết quả ño ñã có ở các
cuộc thử tải tương tự trứơc ñây. Nếu chọn chọn ñúng loại thiết bị cần dùng thì công tác thử
nghiệm cầu sẽ làm nhanh gọn và chính xác, tiết kiệm.
Trước khi thử tải cần phải lập sơ ñồ bố trí các thiết bị ño, ñánh số hiệu chúng, làm
các mẫu bảng ghi số liệu cho phù hợp với từng thiết bị ño và với sơ ñồ thử tải, phân công
các nhân viên ño ñạc và huấn luyện lại họ cho phù hợp nội dung thử tải cầu cụ thể. Khoảng
thời gian thử tải cần ñược dự kiến chính xác, ñặc biệt với các cầu ñường sắt ñang khai thác
thì phải chọn thời ñiểm "cửa sổ" của biểu ñồ tàu chạy. Cũng cần lưu ý công tác an toàn

trong quá trình thử cầu phẩi theo ñúng các qui ñịnh thông thường. Việc chỉ huy và thông
tin trong quá trình thử tải cầu là rất quan trọng, nhất là ñối với các cầu lớn, cầu ñường sắt,
cầu ñang khai thác trên các tuyến ñường nhiều xe cộ qua lại. Cần có các phương tiện loa,
máy bộ ñàm, xe ô-tô con, ñiện thoại.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 50/152

2.1.3. TẢI TRỌNG THỬ CẦU
2.1.3.1 - Xe thử tải
Nguyên tắc cơ bản ñể chọn tải trọng thử cầu phải gây ra ñược nội lực (mà chủ yếu là
mômen uốn) bằng 80% trị số khả năng chịu lực cho phép của kết cấu. Nếu tải trọng nhỏ
quá thì việc thử tải không có ý nghĩa. ðối với các cầu mới hoặc cầu cũ có hồ sơ thiết kế thì
tải trọng thử phải xấp xỉ tải trọng thiết kế là tốt nhất (trừ trường hợp cầu có các hư hỏng
nghiêm trọng).
ðối với các cầu cũ ñã mất hồ sơ và có nhiều hư hỏng, phải qua tính toán sơ bộ và
khảo sát tỉ mỉ ñể dự ñoán tải trọng lớn nhất mà cầu chịu ñược, từ ñó lựa chọn tải trọng thử
cầu. Mặt khác lúc thử cầu cũng phải tăng tải dần dần và theo dõi. Phải thử cầu với các sơ
ñồ ñặt tải với mức ñộ tăng dần.
Ngoài ra còn phải tuỳ thuộc vào tình hình thực tế của các xe ô-tô trong vùng có thể
thuê ñược làm xe thử tải. Thông thường lúc thử tải các cầu lớn cần nhiều xe lớn luôn phải
ñiều chỉnh sửa lại sơ ñồ xếp xe cho phù hợp với mục ñích tạo ra nội lực trong kết cấu
tương ñương với nội lực do các tải trọng thử ñã dự kiến lúc ñầu.
ðối với các cầu ñường sắt, ñoàn tàu thử tải còn phụ thuộc khả năng thông xe của cả
ñoạn tuyến mà trên ñó có cầu ñang cần ñược thử tải, cũng như phụ thuộc tình hình ñầu
máy toa xe thực có tại ñó.
ðể thử tải tĩnh có thể dùng các cách ñặt tải khác mà không dùng xe thử tải, ví dụ ñặt
các phao chứa ñầy nước.
Các xe thử tải thường ñược chất tải bằng ñá, cát, vật liệu nặng như ximăng, sắt thép.
Sai số của tải trọng thử không ñược quá ± 5% so với qui ñịnh của ñồ án thiết kế thử

tải. Các xe phải cân trọng lượng của từng trục xe và ñược ño vẽ kích thước thực tế ñể lấy
số liệu tính nội lực.
Trong một số trường hợp ñặc biệt (thử ñến phá hoại, thử các bộ phận, thử với tải
trọng nằm ngang ) có thể dùng kích tời và các thiết bị khác gây ra tác ñộng cần thiết.
Nhưng phải có biện pháp ño ñược lực tác dụng chính xác (dùng ñồng hồ ño lực chẳng
hạn ).
Cần dự kiến khoảng thời gian bắt ñầu và kết thúc ño của từng ngày,dự phòng cách xử
lý các tình huống bất ngờ : Mưa bão, tai nạn, khiến cho xe thử tải ñến không ñến ñủ hoặc
sai giờ hẹn.
Nếu cầu ñược dự kiến cho tải trọng thiết kế là ñoàn xe ôtô H30, có thể dùng các ôtô
nhãn hiệu Kpaz-256 (24 tấn) hoặc nhãn hiệu Kamaz. Nếu cần có tải trọng thiết kế H18
hoặc H13 thì việc tìm chọn xe ôtô thử tải dễ dàng hơn.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 51/152

2.1.3.2. Cách xếp thử tải tĩnh
Tuỳ theo mục ñích của việc xếp xe tại lực cắt lớn nhất hay mômen lớn nhất hoặc
mục ñích nào khác mà bố trí xe thử tải cho phù hợp.
Nói chung ñối với cầu ôtô, ứng với mỗi sơ ñồ xếp xe theo hướng dọc cầu ñều phải
xét ít nhất 2 trường hợp xếp xe ngang cầu là các trường hợp xếp mọi xe lệch về thượng lưu
hoặc về hạ lưu.

Hình 2.1 Xếp xe thử tải cầu DakRông

Hình 2.2 Xếp xe thử tải trên cầu hẹp
Các xe có thể quay ñầu cùng về một hướng ñể tiện việc ra vào cầu nhưng cũng có thể
quay ñuôi vào nhau nhằm tạo ra nội lực mômen hay lực cắt lớn nhất ở mặt cắt nào ñó cần
xét.
ðể chọn sơ ñồ xếp xe dọc cầu cần xét ñường ảnh hưởng phản lực gối. Khi ñiều xe

trên cầu phải cử người chuyên trách và ñánh dấu bằng sơn từ trước lên cầu ứng với từng sơ
ñồ xe.
Nếu cầu dài, cần nhiều xe phải qui ñịnh ñánh số thứ tự cho từng xe ñể dễ ñiều khiển
xe ra vào cầu. Với mỗi cấp tải trọng (mỗi sơ ñồ xếp xe) phải ño 3 lần vậy phải có kế hoạch
ñiều xe ra vào sao cho nhanh chóng, thuận lợi và an toàn. Ngoài ra thường có 1 lần xếp thử
ñầu tiên ñể chỉnh lại các máy ño. Như vậy cần dự trù ño lặp 4 lần.
Khi thử tải các cầu cũ việc xếp tải phải theo nguyên tắc tăng dần bằng 50%
÷75%÷100% tải trọng thử cầu ñể ñảm bảo an toàn với mỗi cấp tải cần tiến hành ño ñạc ñể
sơ bộ ñánh giá năng lực chịu tải thực tế của cầu trước khi xếp cấp tải lớn hơn.

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 52/152


Hình 2.3 Xếp 1 xe thử tải trên cầu yếu

Hình 2.4 Xếp 2 xe thử tải lệch sang một bên
trên cầu ðò-quan (Nam ñịnh)

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 53/152

Hình 2.5 Sơ ñồ xếp tải ñể thử tải phần cầu khung chính của cầu Phả Lại
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 54/152

Hình 2.6. Sơ ñồ xếp xe thử tải phần dầm hộp liên tục 3
×
30 cầu Phả Lại
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 55/152


\
s¬ ®å t¶i 4' : ®o chuyÓn vÞ ngang ®Ønh mè, trô
s¬ ®å t¶i 4 : ®o lón mè a1
s¬ ®å xÕp t¶i lÖch th−îng
a1
s¬ ®å xÕp t¶i lÖch h¹
V
p1
s¬ ®å xÕp t¶i ®óng t©m
Hình 2.7. Sơ ñồ xếp xe thử tải ño lún mố A1, ño chuyển vị ngang ñỉnh mố, trụ cầu Phả Lại

2.1.3.3. Bố trí xe ñể thử tải ñộng
Theo trình tự cần thử tải tĩnh với nhiều xe tải trước, sau ñó giải phóng các xe ñó ñi
chỉ giữ lại 2 xe ñể thử tải ñộng. Nếu thấy cầu yếu quá trong lúc thử tải tĩnh thì không thử
tải ñộng nữa.
Trên cầu ôtô, dù nhiều làn xe, ñược phép chỉ cần sử dụng một làn xe chính giữa cầu
ñể thử tải ñộng.
Tốc ñộ xe thử ñộng thường bắt ñầu từ 5 km/h và tăng dần từng cấp tuỳ theo ñồ án
thiết kế qui ñịnh. Nói chung hệ số xung kích sẽ lớn nhất ứng với tốc ñộ xe từ 25 - 35 km/h
do ñó cần cho xe thử ở tốc ñộ ñó.
ðể thử ño xung kích có thể ñặt 1 tấm ván dày 5 cm trên mặt cầu tại ñúng mặt cắt có

ñặt máy ño (ví dụ giữa nhịp), khi xe ô-tô chạy nhanh qua sẽ gây ra xung kích lớn.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 56/152

Cần thiết cho xe thử chạy nhanh và hãm phanh ñột ngột ñể tạo ra chuyển vị dọc lớn
của ñỉnh mố trụ gối trên nhịp ñang xét.
Thông tin liên lạc giữa người chỉ huy ño ñạc và lái xe cần thống nhất hiệu lệnh và
nên có máy ñiện thoại vô tuyến. Cần ñặc biệt chú ý khi thử tải ñộng, mặt cầu phải hoàn
toàn trống vắng.
Ở nước ngoài có những máy chấn ñộng ñặt trên xe chuyên dụng ñể gây ra chấn ñộng
lúc thử nghiệm công trình. Tại Viện KHCN GTVT có một xe như vậy do nước Nga chế
tạo.
2.1.4. THỬ TẢI TĨNH
Nội dung thử tải tĩnh ñã ñựợc nêu trong mục 2.1.2. Ở ñây chỉ nêu thêm các chi tiết.
Thời ñiểm ñọc số liệu là khi các kim ñồng hồ của các thiết bị ño ñã ổn ñịnh và không
ít hơn 5 phút kể từ lúc xếp tải lên cầu xong. Cần có hiệu lệnh chung khi bắt ñầu ñọc máy.
Nếu thấy máy ño nào trục trặc thì phải có biện pháp xử lý kịp thời. Vừa ño vừa theo dõi
chung các hư hỏng ñể phát hiện kịp thời ngững tiến triển bất lợi ảnh hưởng ñến kết quả ño
và an toàn công trình. Nếu phát hiện thêm các hư hỏng mới sinh ra cần ñối chiếu các kết
quả ño trước ñó ñể phân tích và nhận xét.
2.1.4.1. ðo ñộ võng
Máy ño ñộ võng nên ñặt ở các mặt cắt có ñộ võng lớn nhất và các mặt cắt ñặc biệt về
cấu tạo (ví dụ mối nối) hoặc hư hỏng. Số lượng ñiểm ño xét theo dọc cầu là tuỳ ñộ dài
nhịp. ðể thuận tiện bố trí ñà giáo nên ñặt các ñiểm ño võng gần các ñiểm ño ứng suất. Nếu
cầu có gối cao su hoặc dự ñoán mố trụ có thể lún cần ñặt ñiểm ño võng cả ở mặt cắt trên
gối hoặc lân cận ñó. ðộ võng của tất cả các dầm chủ và dàn chủ phải ñược ño ñồng thời
trong một mặt cắt ngang cầu.
ðiểm cố ñịnh làm gốc ñể ño ñộ võng thường là mặt ñất ñáy sông. Vì vậy ở nơi ñất
cạn có thể ñóng cọc tre, ở nơi nước sâu có thể buộc dây thả vật nặng xấp xỉ 10kg xuống

ñáy sông. Trường hợp sông lớn, nước chảy mạnh, có thông thuyền mà không thể thả dây
ñược thì ño bằng máy cao ñạc có ñộ chính xác cao (ví dụ Ni-004) hoặc máy ño dùng ống
chứa chất lỏng ñặc biệt.
Các số ñọc trong mỗi lần xếp tải phải bao gồm :
- Số ñọc máy khi xe chưa vào cầu.
- Số ñọc máy khi xe vào và ñã ñứng yên.
- Số ñọc máy khi xe ra hết khỏi cầu.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 57/152

ðể phân tích biến dạng dư cần so sánh kết quả ño của lần xếp tải ñầu tiên và lần xếp
tải cuối cùng. Số liệu ño phải ñược ghi theo mẫu thống nhất ñể tiện phân tích. ðo xong
phải ghi chú những gì bất thường.
2.1.5. THỬ TẢI ðỘNG
Nội dung thử tải ñộng ñã ñược nói ở mục 2.1.2, cách bố trí hoạt tải ñược nói ở mục
2.1.3. Vị trí ñặt máy ño thử tải ñộng ñược chọn tuỳ theo mục ñích. Thông thường các máy
ghi biểu ñồ ñộ võng ñặt ở mặt cắt giữa nhịp, tại ñáy các dàn chủ hoặc dầm chủ ngay bên
dưới vệt xe thử tải ñộng chạy (thường là dầm giữa). Thông tin liên lạc lúc thử tải ñộng rất
quan trọng vì máy ño ñộng phải cho chạy trước khi xe thử tải chạy vào ñầu cầu hoặc ñầu
nhịp ñược ño ñạc.
Các máy ño thông dụng ở Việt Nam là Taxtograph và Gây-gher. (xem 2.5)
ðối với cầu nhiều nhịp, không thể ño hết mọi nhịp do ñó nên chọn nhịp cầu nào ñó
có hư hỏng nặng nhất, trong ñó ñặc ñiểm cấu tạo ñại diện cho các nhịp mà tiến hành ño
ñạc. Các ñiểm ñó nên ñặt ở các bộ phận chịu lực chính, nơi có thể xuất hiện các ứng suất
lớn nhất (kéo hoặc nén) và nơi có hư hỏng, khuyết tật. Chú ý ảnh hưởng của ứng suất cục
bộ, xoắn, ứng suất tập trung. Ở nơi có nghi ngờ cần tăng số lượng ñiểm ño.
ðể ño ứng suất cốt thép, nhất thiết phải ñục bỏ chút ít lớp bêtông bảo hộ ñể gắn máy
ño trực tiếp lên cốt thép. Không ñược suy diễn từ ứng biến của bê tông vùng kéo ra ứng
suất kéo của cốt thép trong nó.

Trong những trường hợp ñặc biệt, có thể kích dầm lên ñể ño ño phản lực gối do tĩnh
tải rồi từ ñó tính ra nội lực ở các cấu kiện hoặc mặt cắt cần xét.
Khi thử tải cầu BTCT luôn luôn phải quan sát vết nứt. Phải vẽ bản vẽ mô tả các vết
nứt và ghi chú sự tiến triển của chúng trong lúc thử tải và ghi chú sự tiến triển của chúng
trong lúc thử tải. ðiểm ño ứng biến bêtông phải ñặt xa vết nứt.
2.2. PHƯƠNG PHÁP DÙNG TEN-XƠ-MET ðỂ ðO ỨNG SUẤT
Có một số phương pháp ñể ño ứng suất như phương pháp quang học phân cực vv…
tuy nhiên phổ biến nhất ñối với hiện trường là phương pháp ten-xơ-met.
Người ta dùng một thiết bị ño chính xác (tên là ten-xơ-met) ñể ño biến dạng cục bộ
của một ñoạn ngắn kết cấu. ðoạn ngắn ñó có chiều dài ño chính xác là S (gọi là cơ sở của
ten-xơ-met). Trị số biến dạng ño ñược là
∆
S. tỷ số
S
S
∆
=
ε
chính là ñộ biến dạng tương
ñối. Dùng ñịnh luật Hook ñể tính ra hệ số trung bình:
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 58/152

ε
σ
*E
=
.
Như vậy cần phải biết trước trị số mô ñuyn ñàn hồi E của vật liệu. ñối với vật liệu

thép than thường có E=2100000 KG/cm
2
. nhưng ñối với vật liệu bê tông việc xác ñịnh
chính xác môñul ñàn hồi E là rất khó thực hiện.
Công thức trên là trường hợp trạng thái ứng suất ñuờng thẳng, thường gặp khi ño ứng
suất các thanh dàn chịu lực dọc trục kéo hay nén.
ðối với trạng thái ứng suất suất phẳng thì tại mỗi ñiểm ño cần phải ño biến dạng theo
hai hoặc ba hướng. Nếu ñã biết trước các hướng của các ứng suất chính
1
σ
và
2
σ
thì chỉ
cần ñặt hai ten-xơ-met với các cơ sở dọc theo hướng của
1
σ
và
2
σ
. Sau khi ño ñược các
biến dạng
1
ε
và
2
ε
thì tính các ứng suất chính theo công thức :
( )
( )

12
2
2
21
2
1
.
1
.
1
εµε
µ
σ
εµε
µ
σ
+
−
=
+
−
=
E
E
(2-1)
trong ñó:
µ
- hệ số Poatson.
Nếu chưa biết trước các ứng suất chính thì cần phải ño ñuợc trị số biến dạng theo 3
hướng. Thường chọn 1 hướng bất kỳ rồi hai hướng còn lại thì ñược bố trí tạo thành các cặp

góc 45
0
và 90
0
hoặc 60
0
và 120
0
so với hướng thứ nhất. Các biến dạng tương ñối ñược
ký hiệu là
90450
,,
ε
ε
ε
hoặc là
120600
,,
ε
ε
ε
.
Sau khi ño ñược các biến dạng ñó, dùng các công thức sau ñể tính các ứng suất
chính.
- ðối với trường hợp thứ nhất:
( ) ( )
2
4590
2
450

900
2,1
2
1
2
εεεε
ε
ε
ε
−+−±
+
=
(2-2)
- ðối với trường hợp thứ hai:
( ) ( )
2
12060
2
120600
01206002,1
.
2
1
3
.
3
1







−+






++
−±++=
εε
εεε
εεεεε
(2-3)
góc nghiêng
α
giữa hướng của ứng suất chính
1
σ
với hướng chọn tuỳ ý thứ nhất ñể
ño biến dạng ñược tính theo công thức:
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 59/152

tg 2
900
90045

2
εε
εεε
α
−
−−
=
(2-4)
tg 2
( )
( )
1206000
1200
.
3
1
.
3
1
εεεε
εε
α
−−−
−
=
(2-5)
Chiều dương của góc là theo chiều quay kim ñồng hồ.


Hình 2-8. Sơ ñồ hoạt ñộng của ten-xơ-met

hai ñòn bẩy.
1. Khung; 2. ðoạn nối; 3. ðòn bẩy làm
nhiệm vụ kim chỉ vạch;4. ðòn bẩy có mũi tỳ
di ñộng ñược.

∆



Hình 2-9. Ten-xơ-met hai ñòn bẩy.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 60/152

2.2.1. CÁC LOẠI TEN-XƠ -MÉT CƠ HỌC
2.2.1.1. Ten-xơ-mét hai ñòn bẩy (Ten-xơ-mét ñòn)
ðây là loại ten-xơ-mét thông dụng nhất ở nước ta hiện nay. Sơ ñồ hoạt ñộng ñược vẽ
trên hình 2.1. Khung cứng một có mũi tỳ nhọn cố ñịnh, ñằu bên trái có vết cắt lõm hình
tam giác ñể tỳ lọt một mũi tỳ hình thoi có chiều cao là a. Mũi tỳ ñó gắn chặt với ñòn bẩy 4.
Phần trên của ñòn bẩy 4 có chiều dài tay ñòn là a ñược liên kết qua ñoạn nối 2 với ñòn bẩy
3. ðòn bẩy 3 chính là kim chỉ vạch chia ñộ quay ñược quanh chốt gắn vào khung cứng 1.
Khoảng cách giữa mũi tỳ cố ñịnh và mũi tỳ di ñộng ñược gọi là cơ sở của ten-xơ-mét.
Khi lắp ñặt ten-xơ-mét có các bộ phận phụ ñể gá chặt sao cho các mũi tỳ cố ñịnh và
mũi tỳ di ñộng ñược tỳ chặt vào bề mặt cấu kiện cần ño ứng biến.Khi bề mặt ñã bị dãn ra
hay co vào thì mũi tỳ di ñộng sẽ dịch chuyển theo một ñoạn là
S
∆
. Qua các ñòn bẩy, kết
quả sẽ làm cho kim chỉ vạch lệch ñi n vạch trên bảng chia ñộ theo milimét. Tỷ số
S

∆
n
= m
ñược gọi là hệ số khuếch ñại của ten-xơ-mét. Trị số m vào khoảng 800 - 2000 tuỳ loại ten-
xơ-mét. Thang chia ñộ chia ñộ thường có 50 vạch chia milimét. Như vậy trị số cực ñại của
S
∆
mà có thể ñọc ñược vào khoảng
m
50
milimét.
Các ten-xơ-mét ñược chế tạo sẵn tương ứng với cơ sở S = 20
÷
100mm. Có thể lắp
các bộ phận phụ ñể nối dài cơ sở ñến 300mm.
ðộ chính xác của phép ño bằng ten-xơ-mét phụ thuộc vào mức ñộ chính xác chế tạo,
chiều dài cơ sở S và việc lắp ñặt chính xác nó lên bề mặt kết cấu. Nói chung lực ép gá ten-
xơ-mét vào bề mặt kết cấu nên là 2
÷
3kg. Nếu ép quá mạnh sẽ làm hỏng các mũi tỳ và kim
khó quay khiến phép ño không chính xác.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 61/152


Hình 2.10 Lắp Ten-xơ-mét ñòn ñể ño
thanh chéo trong dàn cầu thép

Hình 2.11 Lắp Ten-xơ-mét ñòn ñể ño thanh
mạ thượng trong dàn cầu thép

2.2.1.2. Ten-xơ-mét dùng ñồng hồ chuyển vị.
Loại ten-xơ-mét này hoạt ñộng như sau: Khi cấu kiện biến dạng thì ñòn bẩy gắn với
mũi tỳ bị quay ñi và làm cho thanh trục của ñồng hồ chuyển vị dịch chuyển, kim ñồng hồ
quay chỉ vạch ño. ðộ chính xác của ten-xơ-mét này phụ thuộc vào ñộ chính xác của ñồng
hồ chuyển vị ( thường là 0,01mm )và có thể ñược tăng lên bằng cách thay ñổi tỷ số truyền
của ñòn bẩy.
Ở Việt Nam hiện có dùng loại ten-xơ-mét như trên do ðức chế tạo, ghép hai cái ñối
xứng nhau ñể ñồng thời ño ứng suất cả hai bề mặt của cấu kiện và dễ lắp ñặt.
Khi ño ứng suất trong dây cáp cầu treo người ta dùng ten-xơ-mét có ñồng hồ chuyển
vị. Nó có hai ñai kẹp chặt vào sợi cáp. Một ñai gắn với vỏ ñồng hồ chuyển vị. ðai còn lại
gắn với thanh nối dài. Cơ sở của loại ten-xơ-mét này không nên quá lớn ñể tránh ảnh
hưởng sự xoắn dây cáp làm sai kết quả ño. Thường lấy chiều dài cơ sở là 200mm. (Cự ly
giữa các tâm ñai kẹp). Giả sử ñộ chính xác của ñồng hồ là 0,01mm thì mỗi ñộ chia của
ñồng hồ sẽ tương ứng với ứng suất trong dây cáp cầu treo là :
20
001,0
=
σ
. 1800000 = 90kg/ cm2
σ
∆
=
day
caukien
E
E

.
∆
day
σ

= 41
ρ
2
day
caukien
E
E
( W
2
2
- W
2
1
)
(2-6)
Trên hình vẽ 2-12 là sơ ñồ cấu tạo của loại ten-xơ-mét dây thông dụng, dùng ñể ño
ứng suất trong câú kiện bằng gỗ. Các dây ñược căng giữa các chân ñó.ðường kính dây
0,25-0,30mm, ñộ căng của dây ñược ñiều chỉnh bằng vít 4.Trên khung của ten-xơ-mét có
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 62/152

lắp nam châm ñiện 2 nối qua các chấu 1 với một dây dẫn ñiện nguồn. Ten-xơ-mét cần phải
ñược nối với một dụng cụ ño ñặc biệt, chẳng hạn một dụng cụ ño có dây căng chuẩn ño.
Nếu trong nam châm ñiện xuất hiện một xung ñiện thì dây căng sẽ dao ñộng.Dao

ñộng của dây căng gây ra dòng cảm ứng ở cuộn dây của nam châm ñiện,dòng này qua bộ
khuyếch ñại rồi ñến một loa tạo ra một âm thanh nghe ñược. Khi ñó dây căng chuẩn ño
phải ñược ñiều chỉnh sao cho cả 2 dây căng ñều tạo ra âm thanh hoà âm. Dây căng chuẩn
ño ñược căng bằng vít micromet có gắn thang ño ñể ñọc ñược tần số dao ñộng của dây
căng chuẩn ño.
Nói chung kiểu tenxơ-mét này có cấu tạo chưa hoàn hảo nên ñộ chính xác không cao.
ðể ño ứng suất trong kim loại phải dùng loại ten-xơ-mét phức tạp hơn có khung
cứng và mũi tì di ñộng.Nhưng việc lắp ñặt lâu hơn so với lắp ñặt các ten-xơ-mét cơ vì vậy
rất ít khi dùng ten-xơ-mét dây ñể ño kết cấu
2.2.2. TEN-XƠ-MÉT DÂY
Còn gọi là ten-xơ-mét âm thanh, bộ phận chính là một dây căng nhỏ. Hoạt ñộng
của ten-xơ mét dựa trên nguyên tắc là tần số dao ñộng riêng W của dây căng phụ thuộc vào
ứng suất trong dây
σ
theo công thức :
W =
ρ
σ
l
l
2
(2 - 7 )
Trong ñó :
W :- Tần số dao ñộng riêng của dây căng (Hz )
l : - Chiều dài dây căng (mm)

σ
: -ứng suất trong dây căng (kg/ mm2 )

ρ

: -Hằng số, tuỳ thuộc vật liệu dây căng, nếu là dây thép thì

ρ
= 0,8.10
5−
KG/mm3
Từ công thức trên suy ra nếu hai ñầu dây căng ñược liên kết chặt vào 2 ñiểm
trên cấu kiện thì trước lúc cấu kiện biến dạng, ten-xơ-métcó các ñặc trưng sau : Chiều dài
dây 1, ứng suất dây
σ
, tần số dao ñộng riêng của dâyW
1
.Còn sau lúc cấu kiện biến dạng
sẽ có các ñặc trưng tương ứng là
∆
1+1,
2
σ
và W
2
. Nếu bỏ qua trị số quá nhỏ của
∆
1 thì sẽ
ñược gia số ứng suất là :

σ
∆
= 41
ρ
2

( W
2
2
- W
2
1
) (2-8 )
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 63/152

Bởi vì biến dạng tương ñối của dây và của cấu kiện là giống nhau khi cấu kiện
chịu kéo hoặc chịu nén và chỉ khác nhau chút ít khi cấu kiện chịu uốn nên có thể viết :

caukien
caukien
day
day
EE
σ
σ
=
(2-9)
Suy ra:
day
day
caukien
caukien
E
E

σσ
.
=
(2-10)
∆

Hình 2-12. Sơ ñồ nguyên tắc hoạt ñộng của tenxơmet dây
1.Dây căng; 2 Nam châm ñiện
∆

Hình 2-13.
1.ðỉa gắn ở ñáy ống bọc gồm 2 ñoạn lồng nhau; 2.ống bọc dây căng; 3.Nam châm ñiện.



Hình 2-14. Sơ ñồ các bộ cảm biến ñiện trở.
a) Kiểu có các ñoạn cong; b) Kiểu không có ñoạn cong;
1.Phần dây có ñiện trở; 2.lá mỏng ñặc biệt làm nền cách ñiện;
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 64/152

3.ðầu dây dẫn ñiện; 4.Các vẩy ñồng có ñiện trở thấp.

Do rẻ tiền và khá ñơn giản nên ten-xơ-mét dây nên dùng ñể ño ứng suất trong lòng
bê tông ñặc biệt là khi cần theo dõi suốt thời gian dài. Muốn vậy ngay từ lúc ñầu xây dựng
cần phải lắp ñặt ten-xơ-mét dây trong lòng khối bê tông, dây căng của ten-xơ-mét ñược ñặt
trong ống nhựa ñặc biệt không cản trở dao ñộng của dây và cách ly không tiếp xúc với bê
tông. Dây dẫn ñiện từ nam châm ñược thò ra khỏi bề mặt khối bê tông và ñược bảo vệ ñể
tránh rỉ.

2.2.3. TEN-XƠ-MÉT ðIỆN
Các ten-xơ-mét ñiện ñều gồm có hai phần là bộ cảm biến (ðattric) tức là bộ
phận tiếp nhận biến dạng của cấu kiện và phần máy do các ñại lượng ñiện.
Sơ ñồ của ðattric ñiện sẽ ñược vẽ trên hình 2-14
ðó là một ñiện trở dây ñặc biệt ñược dán giữa 2 lớp giấy mỏng. Chiều dài cơ
sở của ñattric ñược trọn tuỳ theo mục ñích và ñiều kiện ño trong khoảng từ 3
÷
150mm, khi
ñó tương ứng với ñIện trở từ 30
÷
50
Ω
ñến 2000
Ω
. Thường dùng nhất là loại ñattric có cơ
sở dài 5
÷
30mm ứng với ñiện trở 50
Ω÷
400
Ω
. Trọng lượng của ñattric rất nhẹ và ñược ño
bằng phần 10 gram. ðầu các ñoạn dây hình zic - zắc của ñattric ñược làm to hơn ñể tránh
ñộ nhậy cảm của ñattric ñối với các biến dạng ngang.
Tuỳ theo ñặc ñiểm của trạng thái ứng suất ở cấu kiện mà ở 1 vị trí cần phải dán 1 hay
vài ñattric. ở trạng thái ứng suất 1 trục chỉ cần dán 1 ñattric, ở trạng thái ứng suất hai trục
thì dán nhiều hơn. Việc ño sự thay ñổi ñiện trở của ñattric ñược thực hiện theo sơ ñồ cầu
ño dòng ñiện 1 chiều hay dòng ñIện xoay chiều. Trên cấu kiện dán ñattric chủ ñộng R
Ta
.

Trên một cấu kiện nhỏ khác có cùng loại vật liệu và ñược ñể cùng trong một ñiều
kiện nhiệt ñộ nhưng không có lực tác dụng, ñược dán 1 ñattric bù R
k
. Nhiệm vụ của nó là
làm cân bằng ño khi có sự thay ñổi nhiệt ñộ (hình 2-15 )
* ðattric ñiện trở có các ưu ñiểm sau :
- Kích

thứơc và trọng lượng nhỏ có thể ñặt ở vị trí khó leo trèo ñến.
- Có thể ño biến dạng mà không có các sai số quán tính trong phạm vi tần số rộng từ
0
→
30 Hz.
- ðộ chính xác cao, có thể ño nhanh và tập chung số liệu ño từ nhiều ñattric ñược nối
lần lượt nhờ hộp ñầu nối và bộ chuyển mạch về một cần ño.